(PhysOrg.com) -- Ingenieurs van de Universiteit van Cincinnati bedenken een schuim dat energie vangt en overtollig koolstofdioxide uit de lucht verwijdert - dankzij semi-tropische kikkers.

Al decenia, boeren hebben geprobeerd manieren te vinden om meer energie uit de zon te halen.

Bij natuurlijke fotosynthese, planten nemen zonne-energie en koolstofdioxide op en zetten dit vervolgens om in zuurstof en suikers. De zuurstof komt vrij in de lucht en de suikers worden door de plant verspreid - zoals die suikermaïs waar we in de zomer naar op zoek zijn. Helaas, de toewijzing van lichtenergie aan producten die we gebruiken is niet zo efficiënt als we zouden willen. Nu doen ingenieursonderzoekers van de Universiteit van Cincinnati daar iets aan.

De onderzoekers vinden manieren om energie uit de zon en koolstof uit de lucht te halen om nieuwe vormen van biobrandstoffen te creëren. dankzij een semi-tropische kikkersoort. Hun resultaten zijn zojuist online gepubliceerd in "Artificial Photosynthesis in Ranaspumin-2 Based Foam" (5 maart, 2010) in het tijdschrift “ Nano-letters .” (Het zal een omslagverhaal zijn voor de gedrukte editie in de herfst.)

Onderzoeksassistent-professor David Wendell, student Jacob Todd en College of Engineering and Applied Science decaan Carlo Montemagno waren co-auteur van het artikel, gebaseerd op onderzoek in het laboratorium van Montemagno bij de afdeling Biomedische Technologie. Hun werk was gericht op het maken van een nieuw kunstmatig fotosynthetisch materiaal dat gebruik maakt van planten, bacterieel, kikker- en schimmelenzymen, gevangen in een schuimbehuizing, om suikers te produceren uit zonlicht en koolstofdioxide.

Er werd gekozen voor schuim omdat het de reactanten effectief kan concentreren, maar een zeer goede licht- en luchtpenetratie mogelijk maakt. Het ontwerp was gebaseerd op de schuimnesten van een semi-tropische kikker, de Tungara-kikker, die zeer langlevende schuimen creëert voor zijn zich ontwikkelende kikkervisjes.

“Het voordeel voor ons systeem ten opzichte van planten en algen is dat alle opgevangen zonne-energie wordt omgezet in suikers, overwegende dat deze organismen veel energie voor andere functies moeten gebruiken om in leven te blijven en zich voort te planten, ', zegt Wendell. “Ons schuim gebruikt ook geen aarde, zodat de voedselproductie niet zou worden onderbroken, en het kan worden gebruikt in sterk verrijkte kooldioxide-omgevingen, zoals de uitlaatgassen van kolencentrales, in tegenstelling tot veel natuurlijke fotosynthesesystemen.”

Hij voegt toe, “In natuurlijke plantensystemen, te veel kooldioxide stopt de fotosynthese, maar die van ons heeft deze beperking niet vanwege de op bacteriën gebaseerde foto-opnamestrategie."

Er zijn veel voordelen aan het kunnen maken van een plantachtig schuim.

“Je kunt de suikers in veel verschillende dingen omzetten, inclusief ethanol en andere biobrandstoffen, ’ legt Wendell uit. “En het haalt koolstofdioxide uit de lucht, maar handhaaft het huidige bouwland voor voedselproductie.”

"Deze nieuwe technologie zorgt voor een economische manier om de fysiologie van levende systemen te benutten door een nieuwe generatie functionele materialen te creëren die intrinsiek levensprocessen in hun structuur opneemt, ', zegt decaan Montemagno. "Specifiek in dit werk presenteert het een nieuwe manier om zonne-energie te oogsten om ofwel olie of voedsel te produceren met een efficiëntie die andere biosolar-productiemethodologieën overtreft. Meer in het algemeen stelt het een mechanisme vast om de functionaliteit van levende systemen op te nemen in systemen die we ontwerpen en bouwen.”

De volgende stap voor het team is om te proberen de technologie haalbaar te maken voor grootschalige toepassingen zoals het afvangen van koolstof in kolencentrales.

"Dit omvat het ontwikkelen van een strategie om zowel de lipide-omhulling van de algen (gebruikt voor biodiesel) als de cytoplasmatische inhoud (de ingewanden) te extraheren, en hergebruik van deze eiwitten in het schuim, ', zegt Wendell. "We onderzoeken ook andere korte koolstofmoleculen die we kunnen maken door de enzymcocktail in het schuim te veranderen."

Montemagno voegt toe, "Het is een belangrijke stap in het waarmaken van de belofte van nanotechnologie."